Dans le cadre de ce cours, l’élève réalise une application rencontrée en physique appliquée et pilotée par un microprocesseur dédié. Pour cela, il se familiarise avec les entrées/sorties requises pour ce type d’application. Ensuite, pour réaliser les interfaces matérielles nécessaires à son système embarqué, l’élève assemble les circuits, les alimente et vérifie leur fonctionnement. Lorsque le hardware est fonctionnel, il codifie son application en langage évolué (par exemple, le langage C). En résumé, ce cours permet à l’élève de réaliser des systèmes intelligents de petite taille, orientés vers une tâche précise, munis ou non d’une interface usager et capables de communiquer avec d’autres dispositifs.
Dans le cadre de ce cours, l’élève s’initie aux grands champs de formation, s’intègre à son milieu d’étude et se documente sur les différents secteurs d’emploi liés aux domaines de la technologie physique. À travers la réalisation d’un objet technique, l’élève utilise des outils techniques de conception et de développement de prototype tels que les logiciels de dessin, l’imprimante 3D, logiciel de circuit imprimé, logiciel de programmation de puce électronique. Finalement, l’élève s’initie aussi aux méthodes et aux outils informatiques nécessaires à l’analyse, au traitement et à la présentation des données expérimentales selon les normes du programme d’études.
Dans ce cours, l'élève apprend à effectuer certains calculs utiles en Technologie physique au moyen des notions mathématiques appropriées. L'élève manipule efficacement les relations algébriques, il résout des systèmes d'équations linéaires, résout des problèmes de géométrie et de trigonométrie, effectue des opérations sur des vecteurs et calcule des valeurs de fonctions sinusoïdales temporelles. Il travaille sur les graphiques et les représentations des fonctions dans le temps. Il manipule aussi les unités physiques; il vérifie l’homogénéité des grandeurs et il réalise des transformations d’unités. De plus, l'élève utilise un chiffrier électronique pour élaborer les solutions qu'il propose à des problèmes.
Description à venir
Dans le cadre de ce cours, l'élève matérialise des circuits numériques. Il analyse des fonctions logiques combinatoires (ET, OU, NON et XOU) et séquentielles (bascules et compteurs); il est capable d’identifier des fonctions équivalentes. L’élève fait les plans détaillés de circuits logiques sur ordinateur, les réalise sur planche d’essais, vérifie leur bon fonctionnement et les dépanne. Il réalise les fonctions à l'aide de circuits intégrés programmables de type FPGA. L’élève apprend aussi à brancher des interfaces d’entrée et sortie telles que les boutons poussoirs, les DELS, les relais et les afficheurs à sept segments. Il utilise des transistors bipolaires et MOSFET pour activer des éléments de puissance. Enfin, l’élève acquiert des techniques de montage propres, logiques et efficaces sur planche d’essais (« breadboard »).
Dans ce cours, l'élève s'initie à l'analyse des circuits électriques et à la mesure des variables de courant et de tension. Il apprend à faire la correspondance entre un schéma électrique et son implantation physique. Il effectue des mesures de courant et de tension. Il applique les lois d’Ohm et de Kirchhoff pour analyser des circuits électriques; il manipule les variables de courant, de tension, de résistance électrique, de puissance et d’énergie. L’élève réalise des simplifications de circuit et élabore des circuits équivalents Thévenin et Norton. Il reconnait les symboles électriques de base tels que l’interrupteur, le fusible, la résistance, la diode, le relais, le moteur et le voyant et il les utilise pour dessiner des schémas de circuits. De plus, l’élève apprend à réaliser des schémas électriques à partir d’un logiciel de dessin.
Dans le cadre de ce cours, l'élève manipule des concepts mathématiques dans la solution de problèmes associés à la physique appliquée. Ainsi, l'élève calcule des valeurs de fonctions exponentielle et logarithmique, utilise des méthodes de dérivation et d'intégration et effectue des opérations sur des nombres complexes. Une attention particulière est donnée à la modélisation de systèmes électriques, mécaniques, thermiques. L’élève apprend aussi à faire le lien entre des solutions analytiques et les solutions graphiques ou approximatives de problèmes physiques. L'élève utilise aussi un chiffrier électronique pour élaborer les solutions à certains problèmes.
Dans le cadre de ce cours, l’élève s’initie à la chaîne de mesure par la réalisation de circuits électroniques de base constitués d’amplificateurs opérationnels, de diodes et de transistors. Il conçoit et réalise des circuits de mise à l’échelle (gain et décalage) pour des capteurs simples tels qu’un potentiomètre ou un circuit intégré de mesure de température. L’élève apprend aussi à concevoir et réaliser des circuits électroniques non-linéaires fondamentaux tels que le comparateur à hystérésis, l’oscillateur à relaxation et les applications du CI 555. En laboratoire, l’élève acquiert des techniques de dépannage propres aux circuits à ampli-op et il apprend à utiliser efficacement les sources d’alimentation, le multimètre, le générateur de fonction et l’oscilloscope. Enfin, il apprend à lire sans aide-mémoire les valeurs des résistances et des condensateurs.
Dans le cadre de ce cours, l'élève renforcie ses notions de mécanique newtonienne du secondaire et s'initie aux principes de base de l'hydrodynamique. De plus, l'élève développe sa démarche scientifique et apprend à exprimer rigoureusement les mesures effectuées. Il développe sont esprit d'analyse en démontrant théoriquement, à l'aide des mathématiques et de logiciels de support, les phénomènes observés. Il remet des travaux dans une langue claire et concise, tout en respectant des normes de présentation standardisées. Enfin, il développe un respect du matériel technologique sophistiqué en le manipulant soigneusement.
Plus particulièrement, l'élève applique les notions de mécanique newtonienne à la résolution de problèmes : diagramme des forces, champs gravitationnel, travail et énergie, masse et inertie. Il utilise des systèmes d'acquisition de données et des logiciels de traitement de données durant les laboratoires. Il comprend les processus de mesure directe et indirecte utilisés et les explique dans ses travaux. L'élève utilise le plus souvent possible les outils informatisés pour le traitement de ses données. Il présente les résultats (tableaux et graphiques) en respectant des standards stricts préétablis par le programme. L'élève fait lui-même les montages expérimentaux; il fait preuve de minutie et de respect dans la manipulation des équipements.
Dans le cadre de ce cours, l'élève programme un système d'acquisition de données dans un contexte de physique appliquée et remet un produit fonctionnel et documenté. De plus, il développe une démarche structurée de programmation. Il utilise et réinvestit des modèles correspondant à des solutions typiques dans le cadre de nouveaux problèmes. Il développe sa responsabilité vis-à-vis toutes les étapes de réalisation par une validation adéquate de son programme.
Plus particulièrement, l'élève utilise la programmation LabVIEW : un environnement de programmation graphique orienté vers l'acquisition et le traitement de données. Il crée des programmes appelés Instruments Virtuels (ou VIs). L'acquisition de données étant au cœur de la problématique, il utilise une carte d'acquisition de données avec des entrées/sorties analogiques et numériques
Dans le cadre de ce cours, premier de la série de l'optique photonique, l'élève réalise des montages optiques, il utilise des appareils de mesure spécialisés et il applique des méthodes d’analyse propre à l'optique géométrique. L’élève apprend à manipuler des composants optiques de type industriel (fragiles et dispendieux) selon les règles de l’art. Il apprend aussi à utiliser de façon sécuritaire le laser. L’élève résout des problèmes d’optique géométrique à partir des lois de cette discipline. Il utilise aussi des logiciels de simulation et des outils de calculs informatisés. Finalement, les concepts appris servent aussi à analyser des exemples d’appareils familiers tels que le rétroprojecteur et la caméra.
Dans le cadre de ce cours, l’élève réalise des montages à base de fibre optique et mesure les caractéristiques. Il apprend à distinguer les fibres optiques, il monte des connecteurs, il réalise le câblage point par point à l’aide de la fusionneuse, et il vérifie les pertes d’insertion des composants installés. Il vérifie le fonctionnement et les spécifications de composants existants et il utilise pour la première fois l'analyseur de spectre optique (OSA). Étant donné l'importance de cet appareil, l'élève acquiert la connaissance du principe physique de fonctionnement ainsi que l'habileté à manœuvrer dans les différents menus et types de réglage.
Dans le cadre de ce cours, l'élève programme un système d'acquisition de données dans un contexte de physique appliquée et remet un produit fonctionnel et documenté. De plus, il s'assure que chaque fonction, chaque boucle, chaque test, chaque affichage ainsi que ses entrées/sorties matérielles ont été essayés au moins une fois avec des conditions normales et aussi avec des conditions exceptionnelles et que son programme donne encore le résultat escompté. Il effectue les modifications nécessaires et revérifie la fonctionnalité de son programme. Il documente dans un français correct les principales étapes de son programme.
Plus particulièrement, l'élève améliore ses compétences en communication des données: il utilise le port parallèle, le port série et communique par GPIB avec des appareils. Il apprend comment améliorer la performance des programmes et utilise la programmation événementielle pour la réalisation d'interfaces usager. Il réalise aussi des serveurs d'information à distance. Toutes ces applications sont réalisées dans LabVIEW (un langage de programmation graphique) afin de transmettre des signaux analogiques et numériques provenant d'applications réalisées pour des montages de physique appliquée.
Dans le cadre de ce cours, l’élève apprend et applique les concepts fondamentaux de l’électrostatique, du magnétisme et de l’onde électromagnétique. Il utilise ces concepts pour analyser certains capteurs ou appareils physiques par exemple le guidage d’électron dans un tube cathodique et la mesure de niveau par capacité variable. Il apprend à calculer et mesurer les champs magnétiques; il conçoit et réalise un transformateur à noyau de ferrite. L’apprentissage se complète par l’introduction à la propagation d’onde électromagnétique libre (dans l’air) et guidée (dans un câble). L’élève calcule et mesure les temps de propagation d’onde dans les câbles; il observe les phénomènes de réflexion d’onde.
Dans le cadre de ce cours, l’élève apprend les principes de fonctionnement et utilise des capteurs de différentes grandeurs physiques tels que : capteurs de température, humidité, débit, niveau, déplacement et déformation. Il acquiert le vocabulaire propre aux principes métrologiques. Une attention particulière est donnée aux systèmes thermiques avec les concepts de chaleur, température, conduction thermique, convection et rayonnement. Les appareils propres à la thermométrie, la calorimétrie, et l’hygrométrie sont aussi étudiés. Les pompes à chaleur basées sur la cellule Peltier sont analysées et mises en œuvre dans des systèmes physiques.
Dans le cadre de ce cours, l'élève réalise des systèmes à vide utilisés dans les domaines de la micro fabrication et des nanotechnologies. Il développe des méthodes de travail appropriées et porte un soin particulier à la sécurité en laboratoire.
Plus particulièrement, l'élève se familiarise avec les notions de thermodynamiques et d'écoulement des fluides appliquées aux systèmes à vide. Il manipule différents types de pompes, de jauges et d'enceintes dans les diverses catégories de vide. Il participe à la conception de montages répondant à des besoins particuliers. Il effectue finalement l'entretien des pompes et la détection de fuites sur les enceintes.
Dans le cadre de ce cours, l’élève réalise des assemblages électriques de type industriel ainsi que des assemblages électroniques de prototype. L'élève acquiert des connaissances concernant la distribution électrique dans une maison et un immeuble : les types de câble électrique, les raccords électriques, la protection, l’isolation et le concept de mise à la terre. En ce qui concerne les prototypes, l’élève réalise l’assemblage des circuits imprimés ainsi que le câblage des boutons et des indicateurs à l’intérieur d’un boîtier d’appareil. L’élève apprend aussi à fixer mécaniquement les composantes sur le boîtier. De plus, le montage de composants sur plaquette, par soudure et par câblage point par point, ainsi que la fixation sur radiateur de chaleur complètent cette formation.
Dans le cadre de ce cours, l’élève réalise des chaînes de mesure électronique : du capteur à l’ordinateur. Il conçoit et matérialise des circuits des circuits de conditionnement pour capteur, des amplificateurs d’instrumentation et des circuits filtres. Il réalise aussi des circuits spéciaux nécessaires à la chaîne de mesure tels que des oscillateurs analogiques, des comparateurs, des modulateurs PWM et redresseur pour petit signal. Les circuits basés sur le CI 555 sont revisités. L’élève est aussi informé sur des modules électroniques industriels spécialisés pour le conditionnement des capteurs. Enfin, l’élève complète la chaîne de mesure par la programmation de l’acquisition de données et le traitement de celles-ci.
Dans le cadre de ce cours, l’élève réalise des systèmes de commandes utilisant le microcontrôleur. Il applique plusieurs techniques, en particulier la commande en fourchette et la régulation PID. Il réalise des interfaces pour les entrées et les sorties, analogiques et numériques, du microcontrôleur. Il utilise des senseurs environnementaux propres au servomécanisme et à la robotique; il réalise leur interface au microcontrôleur. Il apprend à commander les actionneurs courants tels que les moteurs pas-à-pas et les moteurs à courant continu. Finalement, il apprend aussi à utiliser le microcontrôleur équipé d’un système d’exploitation en temps réel (RTOS) pour gérer plusieurs commandes en parallèle.
Dans le cadre de ce cours, l’élève réalise des essais ou des mesures dans le but de déterminer les propriétés mécaniques, électriques, et magnétiques des matériaux. Lorsqu’il analyse et valide les résultats obtenus, l’élève s’appuie sur ses connaissances de la structure atomique de la matière. De plus, il prépare et réalise des essais, traite les données et transmet les résultats. Il reconnaît à l’œil ou au toucher certaines caractéristiques physiques de l’échantillon. Il règle les appareils, effectue les mesures à l’aide d’essais normalisés ou de méthodes de mesures et utilise éventuellement un système d’acquisition de données. Il effectue les mesures tout en respectant les consignes sur la santé et la sécurité au travail.
Plus particulièrement, l'élève enrichit son vocabulaire et sa connaissance des concepts physiques propres à la structure atomique des matériaux. Comme les éléments d’une pyramide, chaque thème couvert s’appuie sur le précédent : l’élève aborde d’abord les liaisons atomiques, les structures cristallines, les défauts et les dislocations. Ensuite, il étudie les causes fondamentales des propriétés mécaniques, électriques, magnétiques et thermiques. Il examine les causes de défaillances, les diagrammes de phase, les transformations de phase et le traitement thermique. Finalement, l’élève se familiarise avec les propriétés des céramiques, des polymères, des alliages métalliques et des matériaux composites et il termine en examinant la façon de choisir un matériau pour une application déterminée
Dans le cadre de ce cours, l'élève manipule des montages de production de différents composants photoniques tels que les réseaux de Bragg et les coupleurs. Il effectue les montages de caractérisation des différentes familles de composants photoniques.
Plus particulièrement, l'élève approfondit ses connaissances théoriques de différents éléments d'un réseau de télécommunication moderne par fibre optique. Il rédige la fiche technique des composants fabriqués et/ou caractérisés. Il réalise un réseau de communication optique à petite échelle afin de bien comprendre l'interaction entre chacun des composants.
Dans le cadre de ce cours, l'élève fabrique des pièces mécaniques à partir de plans et à l'aide de machines-outils. À partir de plans, l’élève relève les informations nécessaires telles les cotes, tolérances et étapes de fabrication et d'assemblage, puis choisit les matériaux appropriés et réalise les pièces en utilisant les bons outils, machines et techniques appropriés. Le cours se limite au tour conventionnel, à la fraiseuse, la perceuse à colonne, la scie à métaux, la cisaille, et la plieuse. Les normes du travail sécuritaire et le bon comportement en atelier sont rigoureusement appliqués dans ce cours.
Dans le cadre de ce cours, l’élève apprend à faire fonctionner, configurer et programmer des systèmes de positionnement électromécaniques de différentes complexités : de la simple translation à un seul axe au système multi-axes tel un robot. Il acquiert le vocabulaire propre à ce domaine lui permettant d’interpréter les fiches techniques tant au niveau électrique que mécanique. Les éléments de la chaîne cinématique et ses composantes pour la transformation du mouvement sont étudiés. Enfin, il réalise un mini projet mettant en cause des interactions entre un système de positionnement, des capteurs, des actionneurs, des microcontrôleurs et un ordinateur personnel.
Dans le cadre de ce cours, l'élève mobilise son savoir-faire théorique et pratique ainsi que ses attitudes développées durant sa formation dans le développement d'un composant ou d'un appareil de physique appliquée. Le prototype nécessite un système physique, une chaîne de mesure ainsi qu'un traitement de l'information par l'ordinateur. De plus, l'élève développe une attitude de recherche et développement proche de celle rencontrée en emploi. À chaque semaine, l'élève se voit confier une tâche qu'il doit mener à bien : cette tâche est sa responsabilité. Il doit développer son autonomie et son initiative. Il fait aussi preuve de discipline personnelle pour le bon déroulement du projet.
Plus particulièrement, dans un premier temps, l'ensemble des élèves réalise un même projet présentant une planification serrée et déterminé à l'avance par le professeur. Dans une deuxième étape, l'élève doit analyser un devis provenant d'une banque de projets ou encore il rédige lui-même son propre devis. Ensuite, il répète les premières étapes déjà couvertes dans le projet-type mais cette fois-ci pour son propre projet. Il utilise les outils de recherches, contacte des personnes-ressources et participe à la sélection d'une solution. Il procède à la commande des pièces tout en préparant le travail pour la poursuite du projet durant le cours suivant « 244-612-AL Projet de fin d'études ».
Dans le cadre de ce cours, l'élève réalise des montages à base de matériel d'optique et de lasers. Ces montages permettent d'analyser des ondes provenant directement des sources lasers ou traversant des composants optiques. On s'intéresse aux trois aspects suivants : les ondes, les composants et les appareils. Les tâches de laboratoire concernent entre autres la mise en route et l'utilisation sécuritaire de lasers de haute puissance ainsi que la manipulation adéquate des composants et des instruments de mesure de type industriel. Les équipements sont fragiles et dispendieux; ils doivent être manipulés avec soin tout en respectant leurs limites d'utilisation.
Plus particulièrement, l'élève s'implique dans la réalisation de montages d'optique ondulatoire nécessitant l'utilisation de lasers. Il en effectue le démarrage, le réglage et la caractérisation et cela, de façon sécuritaire pour le matériel et les individus. Enfin, l'élève réalise et caractérise des montages d'optique ondulatoire dans le but d'améliorer son interprétation des phénomènes physiques associés à la propagation d'ondes.
Dans le cadre de ce cours, l'élève réalise des dispositifs électroniques et photoniques simples sur des substrats de semi-conducteurs. Il utilise de l'équipement spécialisé dans un environnement de salle blanche.
Plus particulièrement, l'élève utilise une tournette, une aligneuse de masque, un microscope à force atomique et à effet tunnel, un ellipso mètre. Il effectue de façon sécuritaire des attaques chimiques et des dépositions de métal. Il participe également à l'amélioration des différents procédés.
Dans le cadre de ce cours, l'élève choisit des composants optoélectroniques, réalise des montages permettant leur fonctionnement et explique les phénomènes observés. De plus, il porte une attention particulière sur la manipulation soignée et selon les règles de l'art de ces types de composant. L'élève communique de façon claire, précise et argumentée les données et résultats de ces expériences. Il sait aussi bien discuter des contraintes pratiques des réalisations que des fondements théoriques sous-jacents à leur fonctionnement.
Plus particulièrement, l'élève met en marche des diodes lasers, il utilise des composants et des modules de réception de signal optique, la détection synchrone, la modulation et démodulation de signal. Les laboratoires sont suffisamment riches pour constituer le principal objet d'étude de l'élève. À travers ses comptes-rendus, l'élève rassemble les diverses connaissances développées durant les séances théoriques.
Dans le cadre de ce cours, l'élève effectue des montages de caractérisation de sources de bruit, de vibrations, de matériel acoustique et d'ultrasons. De plus, il développe immédiatement des attitudes et des méthodes qui se rapprochent de celles rencontrées dans les laboratoires effectuant des mesures et des essais en acoustique. L'élève répond à des demandes de caractérisation dans les domaines de l'acoustique en champ libre, industrielle, architecturale et environnementale.
Plus particulièrement, l'élève réalise une analyse en fréquence, en directivité et en puissance d'un haut-parleur et d'un microphone; il caractérise et simule du temps de réverbération RT60 d'une salle de concert; il réalise la carte de bruit d'un local industriel et critique ses résultats en fonction des normes de la CSST. Enfin, l'élève étalonne un accéléromètre pour ensuite effectuer des mesures de vibration sur des équipements industriels
Dans le cadre de ce cours, l’élève développe des applications mettant en œuvre la vision artificielle : l’acquisition d’images par caméra, leur numérisation, le traitement des images et enfin la prise de décisions. L’élève sélectionne des fonctions propres au traitement d’image qui permettent de doter l’ordinateur d’une intelligence du milieu environnant. À cette fin, le cours présente plusieurs techniques : reconnaissance de formes, vérification de caractères, comptage de composants, mesure d’une pièce, identification de couleurs, etc.
Dans le cadre de ce cours, l'élève mobilise son savoir-faire théorique et pratique ainsi que ses attitudes développées durant sa formation dans le développement d'un prototype de composant ou d'un appareil de physique appliquée. Le prototype nécessite un système physique, une chaîne de mesure ainsi qu'un traitement de l'information par l'ordinateur. De plus, l'élève démontre une attitude proche de celle rencontrée lorsqu'il sera en emploi. À chaque semaine, de concert avec le professeur, l'élève se fixe des objectifs de réalisation qu'il doit mener à bien. L'élève fait preuve d'autonomie, d'initiative et de responsabilité. Il doit structurer sa démarche dans un souci d'efficacité et documenter clairement les résultats obtenus.
Plus particulièrement, l'élève effectue le développement de l'appareil nécessaire à l'implantation du principe physique tel que planifié durant le cours précédent « 244-503-AL Conception d'un prototype ». L'élève réalise toutes les composantes du prototype : parties mécaniques, électroniques et informatiques. Il vérifie le fonctionnement du prototype par rapport aux exigences préalablement établies et s'assure de présenter un produit fini. Enfin, il rédige la documentation complète du prototype.
Dans le cadre de ce cours, l’élève fait une synthèse de sa formation en acquisition et traitement de données tout en complétant certains aspects plus avancés rencontrés en physique appliquée. Il apprend à utiliser efficacement les outils spécialisés pour la « transformée de Fourrier rapide (FFT) » et les « ondelettes (Wavelet) » afin d’analyser et d’interpréter les signaux dans le domaine des fréquences et du temps. À l’aide de ces mêmes outils logiciels, il réalise des filtres numériques de type FIR et IIR. Il approfondit ses connaissances au niveau des filtres analogiques. Il réalise des circuits de modulation et démodulation de types variés. Il classifie les circuits linéaires par leur type de fonction de transfert; il apprend à étendre ce concept aux systèmes en général.
Dans le cadre de ce cours, l'élève réalise des activités propres à la gestion d'un laboratoire de technologie physique, de ses équipements et de son matériel. Les tâches vont de la planification des lieux à l'entretien des équipements et appareils en passant par l'achat des composants et le maintien de l'inventaire.
Plus particulièrement, il utilise des méthodes rencontrées en contrôle de la qualité ainsi que des méthodes telles que la mesure automatique de composants ou l'analyse d'image par ordinateur utilisant la programmation LabVIEW. En continuité, il apprend l'utilisation et la conception d'une base de données de gestion d'inventaire réalisée grâce au logiciel Access. Il réalise un mini projet d'aménagement d'un laboratoire grâce au logiciel Visio; ce projet regroupant l'installation en eau, air, électricité et gaz. Il pratique aussi la réparation et l'étalonnage d'appareils techniques rencontrés en physique appliquée.
